5月26日，应北京大学化学学院盖锋教授的邀请，中国科学院院士、著名物理化学家杨学明教授在北京大学化学学院做了题目为“化学反应的量子特性- Quantum Nature of Chemical Reactions”的兴大报告。
兴大报告于下午2点在化学学院A204报告厅举行，化学学院100余名研究生和教师参加了此次兴大报告讲座。兴大报告主持人高毅勤教授主持报告并简要介绍了杨学明教授的简历。
在此次报告中，杨学明教授的报告内容分为三个部分：化学反应共振、化学反应中的几何相位效应以及先进科学仪器与极紫外自由电子激光。首先杨教授从化学学科的发展为切入点，讲述了什么是化学以及化学研究的两个重要课题即物质结构和化学反应，介绍了目前化学物质结构研究在先进谱学、冷冻电镜、X射线衍射以及量子化学计算的辅助下取得的巨大成功。以此引出化学反应的动态机理的研究所面临的最大挑战是反应过渡态的研究，因为过渡态在飞秒或皮秒量级，且浓度非常低，难以检测。因此化学反应动力学的研究需要从宏观到微观，逐渐发展到量子水平，从原子分子层次来理解化学反应，发展新的实验方法如微观反应动力学，超快反应动力学等，杨教授提出用超快的方法理解化学反应过程是对化学反应理解的一种革命。
随后，杨教授提出问题反应过渡态的量子结构如何影响化学反应？化学反应有活化能即反应能垒，科学家们研究发现过渡态几何构型、化学反应过渡态的量子结构对化学反应有着重要影响。杨教授从化学反应中化合物苯的共振结构引入，介绍了化学反应过渡态类型包括势垒型过渡态和势阱型过渡态。通过不断研究过渡态量子结构，说明了量子结构对化学反应具有普遍性的影响而非偶然。另外，化学动力学理论研究从氢原子到氢气双原子体系逐渐扩展到三原子、四原子体系，精度逐渐提高，标志着量子动力学从1995年后真正进入了精确研究。
杨教授以F+H2反应中的共振为例（Science,2006, 311, 1440.），反应产物完全可以实现量子态分辨，发现反应势垒后的量子结构有量子共振时，通过量子隧穿效应可以诱导反应发生而不一定越过反应势垒，因而解释了一些无法通过过渡态来理解反应机理的反应。另外杨教授介绍了后散射DCS显微镜，以此方法高精度探测反应共振，发现重新计算势能面后，与实验测得共振态结构与能量匹配的非常好。此外还简单介绍了F+HD反应的转动共振（Science,2010, 327,1501.）与F+p-H2反应的cold resonance，发现由于post barrier resonance的存在使其非常低温度下也可以发生反应。杨教授认为共振态除了post barrier 存在，也会存在Pre-barrier共振态。最后杨教授总结了化学反应过渡态的量子结构，在势垒前，势垒上以及势垒后的量子态，并提出化学反应共振是普遍存在的现象，加深了我们对化学反应的理解。
杨教授在第二部分介绍了化学反应中的几何相位效应，通常我们只考虑基态动力学，激发态动力学是我们很少考虑的。倘若势能面有交叉，而不考虑激发态，在波恩-奥本海默近似下得到的波函数不是单值的，Mead和Truhlar发现可以通过加上一个矢量势能项解决这个问题，即给波函数加上一个几何相位。杨教授讲述了几何相位对反应动力学的影响以及如何探测几何相位。以反应H+HD→H2+D反应为例，该反应存在锥形交叉点，发现在低碰撞能量时，实验与计算匹配的非常好，不存在几何相位效应或者说不明显。H+HD→H2+D反应在高能量时，测得每个产物的量子态的形成，在不考虑几何相位时，实验与结果无法匹配，说明高能量下，加上几何相位效应后匹配的更好。杨教授对此做出解释——化学反应在高能量时存在新的反应路径，通常的化学反应只经过一个过渡态，但是高能量会经过两个过渡态，两个路径存在量子干涉的影响，新的反应通道占比很小，但二者的干涉很强，这个结果非常有趣。另外，杨教授讲述了几何相位效应在低能量碰撞反应中也存在，但还不知存在多少这样的反应体系，H+HD→H2+D反应无疑是非常好的研究模型。
第三个部分中，杨教授简单介绍了先进科学仪器及极紫外自由电子激光技术，展示了目前开发研究一些新的激光器以及光源等，对深圳超导软X射线自由电子激光光源的发展进行了展望，希望其在光刻领域可以有重大的作用。杨教授强调了新仪器的开发有助于推动科学发现和技术创新，并且物理化学的研究是非常广阔的。报告结束后，杨学明教授和与会者进行了热烈的讨论。此次报告受到老师和同学们的高度好评。高毅勤教授向杨学明教授赠送了“兴大报告”奖章，并合影留念。
杨学明教授简介
杨学明教授生于1962年。1986年，他在中国科学院大连化学物理研究所获得硕士学位，1991年获得美国加州大学圣巴巴拉分校哲学博士学位。1995年至2001年担任台湾原子与分子科学研究所副研究员、终身职研究员；2001年至2015年担任中国科学院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室主任；2010年获得陈嘉庚科学奖；2011年当选中国科学院院士；2012年至2017年担任中国科学院大连化物所副所长；2015年至2018年担任中国科学技术大学化学物理系主任；2017年担任南方科技大学理学院院长、讲席教授。杨学明教授在化学反应机理和动力学研究领域取得很多开创性的成就。在近四十年的研究生涯中，他发表研究论文440多篇，其中15篇Science论文、1篇Nature论文。培养了一批优秀的博士研究生，其中有7人获得中国科学院院长特别奖，1人获得全国百篇优秀博士论文奖。
